在制程部分,固態(tài)鋰電池亦有別于一般液態(tài)/膠態(tài)鋰電池的卷繞或堆疊制程,可采全平面印刷、涂布、沉積、或半導(dǎo)體濺鍍式生產(chǎn)方式;相較于卷繞制程所

在制程部分,固態(tài)鋰電池亦有別于一般液態(tài)/膠態(tài)鋰電池的卷繞或堆疊制程,可采全平面印刷、涂布、沉積、或半導(dǎo)體濺鍍式生產(chǎn)方式;相較于卷繞制程所需耗費的大量人力,固態(tài)鋰電池人力成本相對低。  

契合穿戴裝置/電動車固態(tài)鋰電池壯大聲勢 

顯而易見,固態(tài)鋰電池“更薄”、“可彎曲”、“更安全”、“使用壽命更長”、“設(shè)計彈性更大”的諸多優(yōu)勢,在IT及穿戴式電子設(shè)計上極具價值。相較于現(xiàn)有鋰電池最低只能做到約2毫米(mm)厚度,固態(tài)鋰電池可發(fā)揮其超薄(<1mm)及可彎曲的優(yōu)勢,使電子裝置厚度薄型化、外觀可撓曲化,設(shè)計上不再受制于傳統(tǒng)鋰電池機構(gòu)和厚度的限制,讓設(shè)計師/工程師設(shè)計上更彈性、自由。  

此外,固態(tài)鋰電池極度安全,不起火不爆炸,安全性大幅超越現(xiàn)有鋰電池技術(shù),使用者再也不用擔(dān)心身上的電子裝置會漏出黏液到手上,或口袋里的智慧手機會突然自燃。再者,材料作用時因離子本身不移動的關(guān)系,不可逆反應(yīng)大幅減少,電池壽命更具提升的潛力。 

在動力應(yīng)用價值上,固態(tài)鋰電池主要貢獻則在于安全性的提升。例如特斯拉2013年發(fā)生的三起火燒車事故,以及比亞迪電動計程車2012年起火事件,最后燒成骨架,同時釀成三人當(dāng)場死亡的案例,至今仍記憶猶新;為因應(yīng)電動車的安全性議題,國際廠商相繼跨越中下游,直接投入上游零組件的固態(tài)電池研發(fā)行列,通用汽車(GM)和豐田(Toyota)等主要的汽車制造商,皆已認定固態(tài)鋰電池是未來電動車的關(guān)鍵零組件。  

固態(tài)鋰電池轉(zhuǎn)向非薄膜材料發(fā)展 

固態(tài)鋰電池發(fā)展之初大多為薄膜電池,2010-2011年全球產(chǎn)量約一百五十萬顆電池芯左右,以IPS(Infinite Power Solutions)這家廠商的市占率最高,約達到60%以上,標(biāo)準(zhǔn)品單電芯的電容量為0.7-1毫安時(mAh)。同一時期,韓系廠商GS Nano Tech也積極研發(fā)固態(tài)薄膜電池,并已于2010年導(dǎo)入產(chǎn)能達70萬顆電池芯的量產(chǎn)線,主要供應(yīng)軍用的安全卡片。 

矢野經(jīng)濟研究院推估,2011年間,上述兩間廠商合計的市占率高達80%,但2012-2013年薄膜電池市場需求趨緩,GS Nano Tech的母公司GS Caltex見收益困難,遂解散GS Nano Tech;而IPS也難逃大環(huán)境的改變,于2014年出售公司。至此,固態(tài)薄膜電池逐漸淡出市場,探究衰退原因主要系成本太高、充放電問題,以及電池芯容量太低。

近期崛起的固態(tài)鋰電池制造業(yè)者,大都采用非薄膜材料,并致力于電容量之提升。部分廠商也已成功量產(chǎn),并導(dǎo)入3C配件、智慧顯示卡(Smart Display Card)、或無線射頻辨識(RFID)的相關(guān)應(yīng)用,前景看好。  

各國競逐固態(tài)鋰電池 臺廠技術(shù)研究成果亮眼

固態(tài)電池的超薄、可撓曲、超安全及高度熱穩(wěn)定特性,逐漸在市場上嶄露頭角,并獲得國際大廠的肯定與青睞,朝取代現(xiàn)有鋰電池技術(shù)的方向快速發(fā)展。

不過,由于固態(tài)電池存在著一個先天上鋰離子導(dǎo)電度較低的障礙,也就是固態(tài)電解質(zhì)不能夠像液體電解液一般那樣快速地傳導(dǎo)鋰離子,內(nèi)阻值較液態(tài)電池高,而導(dǎo)致固態(tài)鋰電池的充放電能力不如液態(tài)電解液的鋰電池。因此,固態(tài)鋰電池接下來發(fā)展的主要任務(wù),將聚焦幾個層面,包括降低介面阻抗值,以及因應(yīng)商品化的低成本大量生產(chǎn)技術(shù)。  

目前投入固態(tài)鋰電池開發(fā)的國家當(dāng)中,日本具備完整且數(shù)量較多的產(chǎn)學(xué)研開發(fā)體系,韓國有Samsung SDI等大集團與大學(xué)院校的參與,美國則較集中于極板結(jié)構(gòu)設(shè)計與制程方面。至于臺灣是法人、大學(xué)院校與廠商均有投入,盡管投入的數(shù)量較其他國家少,但研發(fā)成果卻遙遙領(lǐng)先國際,不論是在產(chǎn)品規(guī)格電性上,或是在商業(yè)化程度上,都成為國際眾多競爭對手和潛在競爭對手的標(biāo)竿(表1)。  

[責(zé)任編輯:趙卓然]

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